信息科学与计算机

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1、第 1章 信息科学与计算机 电子计算机是 20世纪最伟大的发明之一，半个世纪的发展，电 子计算机早已家喻户晓，计算机的应用遍及人类社会的各个领域，极大 地推动了人类社会的进步与发展。由计算机技术和通信技术相结合而形 成的信息技术是现代信息社会最重要的技术支柱，对人类的生产方式、 生活方式及思维方式都产生了极其深远的影响。 把计算机的发展可以概括为五个“一”：开辟了一个新时代 信 息时代；形成了一个新产业 信息产业；产生了一门新学科 计算 机科学与技术；开创了一种新的科研方法 计算方法；孕育了一种新 的文化 计算机文化 。 目标 1 理解计算机的概念 2 了解计算机发展简史 3 理解计算机的特点

2、 4 了解计算机的分类 5 了解计算机的应用领域 1.1 初识计算机 第 1章 信息科学与计算机 1.1 初识计算机 1.1.1 计算机的发展 世界上第一台电子计算机诞生于 1946年 2月，它是美国军方为了计算炮弹的 弹道轨迹而委托美国宾夕法尼亚大学研制的，取名为 ENIAC（ Electronic Numerical Integrator And Calculator的缩写，读作 “埃尼阿克 ”）。 1. 第一代计算机（ 1946-1957） 2. 第二代计算机（ 1958-1964） 3. 第三代计算机（ 1965-1971） 4. 第四代计算机（ 1972至现在） 第 1章 信息科学与

3、计算机 1.1 初识计算机 世界上第一台计算机名叫 埃尼 阿克 （ ENIAC） 1946年 2月诞生于 美国 的 宾夕 法尼亚大学 。 18000个电子管 占地 167平方米 重达 30吨 耗电 140千瓦 保存 80个字节 每秒 5千次加、减法运算 价值 40万美元 第 1章 信息科学与计算机 1.1 初识计算机 阶段 经历时间 逻辑元件 主要特点 第一代 1946 - 195 7 电子管 运算速度 5 千 4 万次 / 秒，体积庞大；机器语言； 数值计算； 第二代 19 5 8 - 1964 晶体管 运算速度 10 万次 3 0 0 万次 / 秒；体积缩小，功耗降 低，寿命延长；机器语言

4、、汇编语言、数值计算、 管理 第三代 1965 - 19 7 1 小、中规模集成 电路 运算速度达到 10 00 万次 / 秒；体积更小，功耗及价 格下降，寿命更长；机器语言、汇编语言、高级语 言；数值计算、管理、实时处理 第四代 197 2 至今 大、超大规模集 成电路 运算速度达到 100 亿 / 秒；耗电少、体积小、可靠性 高、适应性强；机器语言、汇编语言、高级语言； 数值计算、实时处理、社会管理、多媒体及网络通 信等。 按采用的 电子器件 划分： 第 1章 信息科学与计算机 1.1 初识计算机 1.1.2计算机的特点 1、运算速度快 2、计算精度高 3、存储容量大 4、具有逻辑判断能力

5、 5、自动化程度高、通用性强 6、可靠性高 巨型化 ： 发展高速、大存储容量和强大功能 的超大型计算机。用于 核反应、天文、气象、宇宙工程、生物工程等尖端科学及新兴科学 。 微型化 ： 芯片的集成度越来越高，计算机的元器件越来越小，而使 得计算机的计算速度快、功能强、体积小、价格低。 网络化 在一定的地理区域内，将分布在不同地点的不同机型的计算机和外部设备由 通信线路互联组成一个规模大、功能强的网络环境，在网络软件的协调下，可 以共享信息、数据及系统资源 。 多媒体化 多媒体是“以数字技术为核心的图象、声音与计算机、通信等融为一体的信 息环境”的总称，使计算机以更接近人的自然方式与我们交换信息

6、 智能化 让计算机来模拟人的感觉、行为、思维过程，使计算机具备听、视、语言、行 为、思维、推理，学习、证明等能力。包括模式识别、专家系统、智能机器人 。 银河 第 1章 信息科学与计算机 1.1 初识计算机 1.1.3 计算机的 分类 按处理数据信息的形式划分： （ 1）数字计算机 （ 2）模拟计算机 （ 3）数字模拟混合计算机 按性能划分： （ 1）巨型机 （ 4）微型机 （ 2）大型机 （ 5）服务器 （ 3）小型机 （ 6）工作站 按应用划分： （ 1）专用计算机 （ 2）通用计算机 第 1章 信息科学与计算机 1.1 初识计算机 1.1.4计算机应用 科学计算 (数值计算） 数据及事务

7、处理（数据处理） 实时控制 计算机辅助系统 （ CAD/CAI/CAM） CAD Computer Aided Design:计算机辅助设计 CAM Computer Aided Manufacture:计算机辅助制造 CAI Computer Aided Instruction:计算机辅助教学 其他计算机辅助系统 网络应用 人工智能 生活工作 第 1章 信息科学与计算机 1.1 初识计算机 1.1.2 计算机的特点 电子计算机在处理信息上，具有以下的主要特点： 1运算速度快 2计算精度高 3存储容量大 4具有逻辑判断功能 5自动化程度高，通用性强 6可靠性高 第 1章 信息科学与计算机 1.

8、1 初识计算机 1.1.3 计算机的分类 随着计算机技术的迅速发展和应用领域不断扩大，计算机的种类也越来很多， 可以从不同的角度对计算机进行分类。 1. 按照计算机工作原理 可划分为模拟式电子计算机、数字式电子计算机和混合式电子计算机。 2. 按照计算机应用特点 可划分为通用计算机和专用计算机。 3. 按照计算机性能 可划分为巨型机、大型机、小型机、微型机、服务器和工作站。 第 1章 信息科学与计算机 1.1 初识计算机 1.1.4 计算机的应用 计算机的应用领域极其广泛。经过几十年的发展，已渗透到社会的各行各业， 正在改变着传统的工作、学习和生活方式，推动着社会的发展。概括起来可 以归纳为以

9、下几个主要的应用领域： 1科学计算 2数据处理 3实时控制 4计算机辅助系统 计算机辅助系统包括 CAD、 CAM、 CAT和 CAI等。 5网络应用 6人工智能 7生活、工作 第 1章 信息科学与计算机 1.1 初识计算机 思考题 1、你心目中的计算机是怎样的？ 2、现代计算机电路元件的典型特点是什么？ 3、谈谈未来计算机的发展？ 4、联系生活实际，接合上网搜索的资料，计算机的应用领域都有哪些呢？ 5、查阅资料或上网搜集整理归纳关于计算机辅助设计的相关信息。 6、查阅资料或上网搜集整理归纳关于电子商务、办公自动化的相关信息。 第 1章 信息科学与计算机 1.1 初识计算机 目标 1 进位计数

10、制 2 数制间的转换 3 计算机中的数据单位 4 数据信息编码 1.2计算机进制与信息编码 第 1章 信息科学与计算机 1.2计算机进制与信息编码 1.2.1进位计数制 1进位计数制的概念 在人类历史发展的过程中，根据生产、生活交流的需要，人们创立了数。数 制就是用一定的符号和规则来表示数的方法。 在进位计数制中包含两个基本要素： “基数 ”和 “位权 ” 基数：一种进位计数制中允许使用的基本数字符号的个数称为基数。 位权：就是单位数码在该数位上所表示的数量。 第 1章 信息科学与计算机 任务 1.2计算机进制与信息编码 2常用的进位计数制介绍 常用的进位计数制有二进制、八进制、十进制和十六进

11、制。 （ 1）二进制 二进制，它有两个数码： 0和 1。 进位规则是 “逢二进 1，退 1当二 ”。 在计算机中之所以采用二进制的主要原因是： 实现容易 便于使用逻辑代数 运算简单 记忆和传输可靠 第 1章 信息科学与计算机 任务 1.2计算机进制与信息编码 （ 2）八 /十六 进制 八进制，它有八个数码： 0、 1、 2、 3、 4、 5、 6、 7。 进位规则是 “逢八进 1，退 1当八 ”。 十六进制，它有十六个数码： 0、 1、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8、 9、 A、 B、 C、 D、 E、 F。 进位规则是 “逢十六进 1，退 1当十六 ”。 （ 3）十进制 日常生活中

12、最常用的是十进制。 十进制，它有十个数码： 0、 1、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8、 9。 进位规则是 “逢十进 1，退 1当十 ”。 第 1章 信息科学与计算机 任务 1.2计算机进制与信息编码 1.2.2 数制之间的相互转换 1 R进制数转换为十进制数 方法特别简单，先将 R进制数按位权展开式展开，然后按十进制规则进 行计算，其计算结果就是转换后的十进制数。 2十进制数转换为 R进制数 这里的 R通常是表示二、八、十六。转换规则分成整数部分和小数部分： 整数部分：采用 “除以 R取余法 ”。 小数部分：采用 “乘以 R取整法 ”。 第 1章 信息科学与计算机 1.2计算机进制与

13、信息编码 3二进制数与八进制、十六进制数之间的特殊转换 （ 1）二进制数与八进制数的相互转换 把一个二进制整数转换成八进制数的方法是，从二进制数的小数点开始 从右向左，将每三位数字分成一组（最后一组若不足三位，可不补 “0”）， 把每组数换成对应的八进制数码即得到转换结果。 （ 2）二进制数与十六进制数的相互转换 二进制数与十六进制数的相互转换方法和上述二进制与八进制间的转换 相同，只是在转换时，用四位二进制数与一位十六进制数互换 。 第 1章 信息科学与计算机 1.2计算机进制与信息编码 1.2.3计算机中的数据单位 计算机内所有的信息（无论是程序还是数据）都以二进制的形式存放。 其中，一个

14、二进制是数据的最小单位，称为位（ bit）。计算机处理信息时， 一般以一组二进制数作为一个整体，这组二进制数称为一个字 (word)。一个 字的二进制位数自然数为字长。不同计算机系统内部的字长不同。计算机中 常用的字长有 8位、 16位、 32位、 64位等。字长是衡量计算机性能的一个重 要指标。 有关存储的常用度量单位及其换算关系如下： 1kB=210Byte=1024B(Byte) 1MB=220Byte=1024kB=1024B 1024B(Byte) 1GB=230Byte=1024MB=1024 1024 1024B(Byte) 1TB=240Byte=1024GB=1024 102

15、4 1024 1024B(Byte) 其中， k、 M、 G、 T分别称为千、兆、吉、太。 第 1章 信息科学与计算机 1.2计算机进制与信息编码 1.2.4 数据编码 1数据与信息的概念 数据（ Data）是指计算机能够接收和处理的物理符号，包括字符 （ Character）、表格（ Table）、声音（ Sound）、图形（ Picture）和影像 （ Video）等。数据可以在物理介质上记录和传输。 2计算机中的字符信息编码 由于计算机只能识别二进制代码，为了能够对字符进行识别和处理，同 样要对字符进行二进制编码表示。每一个英文字符和一个确定的编码相对应， 而一个汉字字符和一组确定编码相

16、对应。 计算机中英文字符主要用 ASCII编码，简体中文字符主要用变形的国标 码。 第 1章 信息科学与计算机 1.2计算机进制与信息编码 （ 1） ASCII码 ASCII码是 “美国信息交换标准代码 ”（ American Standard Code for Information Interchange）的简称，该标准已经被国际标准化组织（ ISO）指 定为国际标准，是国际上使用最广泛的一种字符编码。 （ 2）汉字编码 文字（字符、汉字）信息的编码体系包括机内码、输入码、字形码、交 换码、地址码和控制码。其中最主要是机内码、输入码和字形码。 （ 3）英文字符的全角与半角 英文字符存储用一

17、个字节，汉字用两个字节，早期显示时英文字符用 8 16点阵，汉字用 16 16点阵，即显示时汉字比英文字符宽一倍，在中文 处理时会有半边汉字，出现不整齐的现象，与通常的中文方格不一致，于是 在汉字编码时，把所有英文字符又按汉字编码方式再一次编码，仍是两个字 节存储，显示和汉字一样宽，并把中文特有的标点符号如空心句号也进行了 处理。这样显示时就和习惯一致了。汉字编码方式的英文字符称为英文字符 的全角符号， ASCII编码方式的英文字符称为半角符号。 第 1章 信息科学与计算机 1.2计算机进制与信息编码 思考题 1、在计算机内部采用什么进制？为什么？ 2、完成下列各数的进制转换。 （ 10101

18、001.101011） 2=（ ） 10=（ ） 8=（ ） 16 （ A8D） 16=（ ） 10=（ ） 8=（ ） 2 3、计算机的最小数据单位是什么、基本单位是什么？ 4、找几个硬盘、优盘、内存，查看其容量单位和大小。 5、在电脑中找几个文件，查看其大小分别是多少？ 6、完成下列单位的换算。 4GB=( )MB=( )KB= ( )B 7、举例说明在计算机内部英文、中文、符号等是怎样表示的？计算机 内部的这些编码信息又怎样让人眼识别呢？ 8、用浮点数表示十进制数 123.625。 9、分别用原码、反码、补码表示有符号十进制数 +102和 -103。 第 1章 信息科学与计算机 1.2计

19、算机进制与信息编码 目标 1 计算机系统的组成及工作原理 2计算机硬件系统 3计算机软件系统 4指令和程序设计语言 5熟悉主机、显示器、键盘和鼠标、存储器、光盘、打印机、扫描仪等 设备 1.3 计算机系统与常用设备 第 1章 信息科学与计算机 任务 1.3计算机系统与常用设备 1.3.1计算机系统的组成 一个完整的计算机系统是由硬件（ Hardware）系统和软件（ Software） 系统两部分组成的。 第 1章 信息科学与计算机 任务 1.3计算机系统与常用设备 1控制器 2运算器 3存储器 4输入设备 5输出设备 通常将输入设备和输出设备合称为输入 /输出设备，简称 I/O(Input/

20、Output) 设备。 第 1章 信息科学与计算机 任务 1.3计算机系统与常用设备 1.3.2 计算机的工作原理 要了解计算机的工作原理，必须从以下 3个方面来说明计算机的工作原 理。 1 “存储程序 ”的基本原理 计算机应包括控制器、运算器、存储器、输入设备和输出设备 5 个基 本部分； 计算机内部应采用二进制来表示指令和数据； 将编好的程序和数据存储在内存中，然后计算机自动地从内存中逐条 取出指令和数据进行分析、处理和执行。 第 1章 信息科学与计算机 任务 1.3计算机系统与常用设备 2指令及其执行过程 一条指令的执行过程可以分为下面 4步： 取出指令 把要执行的指令从内存取到 CPU

21、中； 分析指令 把指令送到指令译码器中进行分析； 执行指令 根据指令译码器的译码结果向各个部件发出相应的控制信 号，完成指令规定的操作功能； 形成下条指令的地址，为执行下条指令做好准备。 3程序的执行过程 程序是由若干条指令构成的指令序列。 第 1章 信息科学与计算机 任务 1.3计算机系统与常用设备 1.3.3 计算机的软件系统 计算机软件系统可分为系统软件和应用软件两大类。 1系统软件 它包括操作系统、语言处理程序、编译和连接程序、数据库系统、服务 程序等。 2应用软件 由于计算机已渗透到各个领域，因此，按其服务对象的不同，可以分为 通用软件和专用软件。 第 1章 信息科学与计算机 任务

22、1.3计算机系统与常用设备 1.3.4 微型计算机系统 目前，微型计算机（简称微型机或微机）主要包括台式电脑即 PC机和笔 记本电脑，如图 1-6、图 1-7所示的分别是台式电脑和笔记本电脑的外观。 第 1章 信息科学与计算机 任务 1.3计算机系统与常用设备 一 .中央处理器（ CPU） 微型机的中央处理器又称为微处理器，它是整个微型机系统的核心，可 以直接访问内存储器。 二 .存储器 微型机的存储器分为两大类， 一类是内存储器（简称内存或主存），主 要是临时存放当前运行的程序和所使用的数据；另一类是外存储器（简称外 存或辅存），主要是用于永久存放暂时不使用的程序和数据。程序和数据在 外存中

23、以文件的形式存储，一个程序需要运行时，首先从外存调入内存，然 后在内存中运行。 第 1章 信息科学与计算机 任务 1.3计算机系统与常用设备 1内存储器 绝大多数内存储器是由半导体材料构成的，如图 1-9所示。按其功能可分 为：随机访问存储器（ Random Access Memory，简称 RAM）、只读存储器 （ Read Only Memory，简称 ROM）等。 2外存储器 由于价格和技术方面的原因，内存的存储容量受到限制。为了满足存储 大量的信息，就需要采用价格便宜的外存储器。目前，常用的外存储器有硬 盘、光盘、 U盘和移动硬盘等。由于外存储器设置在计算机外部，所以也可 归属计算机外

24、部设备。 第 1章 信息科学与计算机 任务 1.3计算机系统与常用设备 三 . 输入 /输出设备 1输入设备 输入设备负责将数字、文字、符号、图形、图像、声音等形式的信息输 入到计算机中。常用的输入设备有键盘、鼠标、扫描仪等。 2输出设备 输出设备负责将主机内的信息转换成数字、文字、符号、图形、图像、 声音等形式进行输出。常用的输出设备有显示器、打印机等。 第 1章 信息科学与计算机 任务 1.3计算机系统与常用设备 四 . 微型计算机性能指标 要全面衡量一台微型机的性能，必须用系统的观点来综合考虑。除了前 面已经介绍的 CPU类型、主频、字长、存储容量这些主要的性能指标外，还 应该考虑以下指

25、标。 （ 1）运算速度 （ 2）外部设备配置 （ 3）软件配置 （ 4）可靠性 （ 5）性能价格比 第 1章 信息科学与计算机 任务 1.3计算机系统与常用设备 五 . 微型计算机系统集成 第 1章 信息科学与计算机 任务 1.3计算机系统与常用设备 思考题 1. 一个完整的计算机系统由哪两大部分组成？这两部分有何联系？ 2.计算机硬件由哪五大部分组成？各部分的作用分别是什么？ 3.操作系统的作用是什么？你知道的有哪些操作系统？ 4.影响计算机硬件性能的主要性能指标有哪些？ 5.常见的存储设备有哪些？ 6.鼠标的基本操作有哪些？ 7.目前常用的计算机打印机有哪几种？各有何应用特点？ 第 1章

26、信息科学与计算机 任务 1.3计算机系统与常用设备 目标 1 键盘键位分区 2 键盘指法 1.4 学会使用键盘 第 1章 信息科学与计算机 任务 1.4学会使用键盘 1.4.1 键盘与键盘分区 键盘是计算机中最基本的输入设备。传统的有 101键盘、 104键盘、 108 键盘等，目前在微型机上常用的是 104键盘。按照功能的不同，可以将键盘 分为 4个键区，分别是主键盘区、功能键区、编辑键区和数字键区，如图 1-26 所示。 第 1章 信息科学与计算机 任务 1.4学会使用键盘 1.4.2 键盘指法 键盘指法是最基本的计算机操作技能。它要求操作者用双手迅速而有节 奏地弹击按键。正确的指法是提高

27、操作输入速度的关键，初学者从一开始就 应严格要求自己，掌握正确的键盘操作指法和打字姿势，运用 “盲打法 ”不断 提高速度和准确性。键盘指法示意图如图 1-27所示。 第 1章 信息科学与计算机 任务 1.4学会使用键盘 思考题 如何 在网上下载并安装金山打字软件，应用该软件很规范地练习键盘指法。 第 1章 信息科学与计算机 任务 1.4学会使用键盘 目标 1 计算机的安全知识 2 计算机的病毒及其防范 第 1章 信息科学与计算机 任务 1.5计算机的维护与安全 1.5.1计算机安全知识 计算机安全应包括：计算机实体安全、软件安全、数据安全及运行安全 等几个方面。 第 1章 信息科学与计算机 任

28、务 1.5计算机的维护与安全 1.5.2计算机病毒及其防范 计算机病毒是一种人为制造的入侵计算机系统的有害程序。当计算机运 行时，侵入计算机系统的有害程序不仅破坏计算机系统的正常运行、毁坏系 统数据，而且能通过自我复制或有修改地复制到其他程序中，还可以通过数 据共享的途径迅速进行传染，以影响计算机的使用。 第 1章 信息科学与计算机 任务 1.4学会使用键盘 【 本章 小结】 本章主要介绍了计算机的发展及其特点 、 计算机的基本原理 、 计算机软 硬件组成 、 计算机进制表示 、 计算机编码与键盘操作 。 通过学习建立起计算 机系统的全貌 ， 并对计算机组成部分与工作原理有一定的认识与理解 ， 同时 重点掌握计算机编码与进制转换 。 第 1章 信息科学与计算机